Permutation testing is a robust and popular approach for significance testing in genomic research that has the advantage of reducing inflated type 1 error rates; however, its computational cost is notorious in genome-wide association studies (GWAS). Here, we developed a supercomputing-aided approach to accelerate the permutation testing for GWAS, based on the message-passing interface (MPI) on parallel computing architecture. Our application, called MPI-GWAS, conducts MPI-based permutation testing using a parallel computing approach with our supercomputing system, Nurion (8,305 compute nodes, and 563,740 central processing units [CPUs]). For 107 permutations of one locus in MPI-GWAS, it was calculated in 600 s using 2,720 CPU cores. For 107 permutations of ~30,000-50,000 loci in over 7,000 subjects, the total elapsed time was ~4 days in the Nurion supercomputer. Thus, MPI-GWAS enables us to feasibly compute the permutation-based GWAS within a reason-able time by harnessing the power of parallel computing resources.
Metabolic syndrome (METS) is a disorder of energy utilization and storage and increases the risk of developing cardiovascular disease and diabetes. To identify the genetic risk factors of METS, we carried out a genome-wide association study (GWAS) for 2,657 cases and 5,917 controls in Korean populations. As a result, we could identify 2 single nucleotide polymorphisms (SNPs) with genome-wide significance level p-values (< $5{\times}10^{-8}$), 8 SNPs with genome-wide suggestive p-values ($5{\times}10^{-8}{\leq}$ p < $1{\times}10^{-5}$), and 2 SNPs of more functional variants with borderline p-values ($5{\times}10^{-5}{\leq}$ p < $1{\times}10^{-4}$). On the other hand, the multiple correction criteria of conventional GWASs exclude false-positive loci, but simultaneously, they discard many true-positive loci. To reconsider the discarded true-positive loci, we attempted to include the functional variants (nonsynonymous SNPs [nsSNPs] and expression quantitative trait loci [eQTL]) among the top 5,000 SNPs based on the proportion of phenotypic variance explained by genotypic variance. In total, 159 eQTLs and 18 nsSNPs were presented in the top 5,000 SNPs. Although they should be replicated in other independent populations, 6 eQTLs and 2 nsSNP loci were located in the molecular pathways of LPL, APOA5, and CHRM2, which were the significant or suggestive loci in the METS GWAS. Conclusively, our approach using the conventional GWAS, reconsidering functional variants and pathway-based interpretation, suggests a useful method to understand the GWAS results of complex traits and can be expanded in other genomewide association studies.
Gene set analysis (GSA) is useful in interpreting a genome-wide association study (GWAS) result in terms of biological mechanism. We compared the performance of two different GSA implementations that accept GWAS p-values of single nucleotide polymorphisms (SNPs) or gene-by-gene summaries thereof, GSA-SNP and i-GSEA4GWAS, under the same settings of inputs and parameters. GSA runs were made with two sets of p-values from a Korean type 2 diabetes mellitus GWAS study: 259,188 and 1,152,947 SNPs of the original and imputed genotype datasets, respectively. When Gene Ontology terms were used as gene sets, i-GSEA4GWAS produced 283 and 1,070 hits for the unimputed and imputed datasets, respectively. On the other hand, GSA-SNP reported 94 and 38 hits, respectively, for both datasets. Similar, but to a lesser degree, trends were observed with Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) gene sets as well. The huge number of hits by i-GSEA4GWAS for the imputed dataset was probably an artifact due to the scaling step in the algorithm. The decrease in hits by GSA-SNP for the imputed dataset may be due to the fact that it relies on Z-statistics, which is sensitive to variations in the background level of associations. Judicious evaluation of the GSA outcomes, perhaps based on multiple programs, is recommended.
Objective: The objective of this study was to perform genome (genome wide association studies [GWAS]) and chromosome (CWAS) wide association analyses to identify single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with growth traits in registered Simmental and Simbrah cattle. Methods: The phenotypes were deregressed BLUP EBVs for birth weight, weaning weight direct, weaning weight maternal, and yearling weight. The genotyping was performed with the GGP Bovine 150k chip. After the quality control analysis, 105,129 autosomal SNP from 967 animals (473 Simmental and 494 Simbrah) were used to carry out genotype association tests. The two association analyses were performed per breed and using combined information of the two breeds. The SNP associated with growth traits were mapped to their corresponding genes at 100 kb on either side. Results: A difference in magnitude of posterior probabilities was found across breeds between genome and chromosome wide association analyses. A total of 110, 143, and 302 SNP were associated with GWAS and CWAS for growth traits in the Simmental-, Simbrah- and joint -data analyses, respectively. It stands out from the enrichment analysis of the pathways for RNA polymerase (POLR2G, POLR3E) and GABAergic synapse (GABRR1, GABRR3) for Simmental cattle and p53 signaling pathway (BID, SERPINB5) for Simbrah cattle. Conclusion: Only 6,265% of the markers associated with growth traits were found using CWAS and GWAS. The associated markers using the CWAS analysis, which were not associated using the GWAS, represents information that due to the model and priors was not associated with the traits.
Recent advances in high-throughput genotyping technologies have enabled us to conduct a genome-wide association study (GWAS) on a large cohort. However, analyzing millions of single nucleotide polymorphisms (SNPs) is still a difficult task for researchers conducting a GWAS. Several difficulties such as compatibilities and dependencies are often encountered by researchers using analytical tools, during the installation of software. This is a huge obstacle to any research institute without computing facilities and specialists. Therefore, a proper research environment is an urgent need for researchers working on GWAS. We developed BioSMACK to provide a research environment for GWAS that requires no configuration and is easy to use. BioSMACK is based on the Ubuntu Live CD that offers a complete Linux-based operating system environment without installation. Moreover, we provide users with a GWAS manual consisting of a series of guidelines for GWAS and useful examples. BioSMACK is freely available at http://ksnp.cdc.go.kr/biosmack.
There has been no genome-wide association study (GWAS) for macronutrient intake as a quantitative trait. To explore genetic loci associated with total calorie and macronutrient intake, genome-wide association data of autosomal single nucleotide polymorphisms (SNPs) from Korean adults were analyzed. We conducted a GWAS in 3,690 men and women aged 40 to 60 years from an urban population-based cohort. At the baseline examination (June 18, 2001 through January 29, 2003), DNA samples of the study subjects were collected and analyzed for genotyping. The information of average daily consumption of total calorie, carbohydrate, protein, and fat was obtained from a semi-quantitative food frequency questionnaire and transformed by natural logarithm for analyses after adjustment of calorie intake. Using multivariate linear regression analysis adjusted for age, sex, and height, we tested for 352,021 SNPs and found weak associations, which do not reach genome-wide association significance, with calorie and macronutrient intake. However, a number of SNPs were found to have potential associations with macronutrient intake; in particular, signals in SORBS1 and those in PRKCB1 were likely associated with carbohydrate and fat intake, respectively. We observed an inverse association between the minor allele of the SNPs in these genes and the amount of consumption of carbohydrate or fat. Our GWAS identified loci and minor alleles weakly associated with macronutrient intake. Because SORBS1 and PRKCB1 are reportedly associated with the metabolism of glucose and lipid as well as with obesity-related diseases, further investigations on biological and functional roles of polymorphism of these genes in the relation to macronutrient intake are warranted.
The missing heritability has been a major problem in the analysis of best linear unbiased prediction (BLUP). We introduced the traditional genome-wide association study (GWAS) into the BLUP to improve the heritability estimation. We analyzed eight pork quality traits of the Berkshire breeds using GWAS and BLUP. GWAS detects the putative quantitative trait loci regions given traits. The single nucleotide polymorphisms (SNPs) were obtained using GWAS results with p value <0.01. BLUP analyzed with significant SNPs was much more accurate than that with total genotyped SNPs in terms of narrow-sense heritability. It implies that genomic estimated breeding values (GEBVs) of pork quality traits can be calculated by BLUP via GWAS. The GWAS model was the linear regression using PLINK and BLUP model was the G-BLUP and SNP-GBLUP. The SNP-GBLUP uses SNP-SNP relationship matrix. The BLUP analysis using preprocessing of GWAS can be one of the possible alternatives of solving the missing heritability problem and it can provide alternative BLUP method which can find more accurate GEBVs.
During the last decade, large community cohorts have been established by the Korea National Institutes of Health (KNIH), and enormous epidemiological and clinical data have been accumulated. Using these information and samples in the cohorts, KNIH set out to do a large-scale genome-wide association study (GWAS) in 2007, and the Korea Association REsource (KARE) consortium was launched to analyze the data to identify the underlying genetic risk factors of diseases and diverse health indexes, such as blood pressure, obesity, bone density, and blood biochemical traits. The consortium consisted of 6 research divisions, formed by 25 principal investigators in 19 organizations, including 18 universities, 2 institutes, and 1 company. Each division focused on one of the following subjects: the identification of genetic factors, the statistical analysis of gene-gene interactions, the genetic epidemiology of gene-environment interactions, copy number variation, the bioinformatics related to a GWAS, and a GWAS of nutrigenomics. In this special issue, the study results of the KARE consortium are provided as 9 articles. We hope that this special issue might encourage the genomics community to share data and scientists, including clinicians, to analyze the valuable Korean data of KARE.
With the success of the genome-wide association studies (GWASs), many candidate loci for complex human diseases have been reported in the GWAS catalog. Recently, many disease prediction models based on penalized regression or statistical learning methods were proposed using candidate causal variants from significant single-nucleotide polymorphisms of GWASs. However, there have been only a few systematic studies comparing existing methods. In this study, we first constructed risk prediction models, such as stepwise linear regression (SLR), least absolute shrinkage and selection operator (LASSO), and Elastic-Net (EN), using a GWAS chip and GWAS catalog. We then compared the prediction accuracy by calculating the mean square error (MSE) value on data from the Korea Association Resource (KARE) with body mass index. Our results show that SLR provides a smaller MSE value than the other methods, while the numbers of selected variables in each model were similar.
Gyungbu Kim;Yoonsuk Lee;Jeong Ho Park;Dongmin Kim;Wonseok Lee
Genomics & Informatics
/
v.20
no.4
/
pp.49.1-49.7
/
2022
Many packages for a meta-analysis of genome-wide association studies (GWAS) have been developed to discover genetic variants. Although variations across studies must be considered, there are not many currently-accessible packages that estimate between-study heterogeneity. Thus, we propose a python based application called Beta-Meta which can easily process a meta-analysis by automatically selecting between a fixed effects and a random effects model based on heterogeneity. Beta-Meta implements flexible input data manipulation to allow multiple meta-analyses of different genotype-phenotype associations in a single process. It provides a step-by-step meta-analysis of GWAS for each association in the following order: heterogeneity test, two different calculations of an effect size and a p-value based on heterogeneity, and the Benjamini-Hochberg p-value adjustment. These methods enable users to validate the results of individual studies with greater statistical power and better estimation precision. We elaborate on these and illustrate them with examples from several studies of infertility-related disorders.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.